Theo quyết định phê duyệt của Bộ GTVT, đoạn Nha Trang (Khánh Hòa) - Vĩnh Hảo (Bình Thuận) được chia làm 2 hợp phần dự án.
Trong đó, đoạn Nha Trang - Cam Lâm sẽ có chiều dài hơn 49,1km với điểm đầu thuộc xã Diên Thọ (Diên Khánh) và điểm cuối tại Km54, trùng với điểm đầu dự án Cam Lâm - Vĩnh Hảo, thuộc địa phận xã Cam Thịnh Tây, TP. Cam Ranh, có chiều dài tuyến khoảng 78,5km. Tổng mức đầu tư hai dự án dự kiến hơn 21.200 tỷ đồng.
Hai dự án này được đầu tư theo hình thức đối tác công tư (PPP), loại hợp đồng xây dựng - kinh doanh - chuyển giao (BOT). Thời gian hoàn vốn dự án Nha Trang - Diên Khánh là 17 năm 9 tháng và dự án còn lại là 18 năm 10 tháng.
Giai đoạn hoàn chỉnh đường cao tốc có quy mô 6 làn xe, bề rộng hơn 32,2m, giai đoạn phân kỳ trước mắt xây dựng quy mô 4 làn xe, bề rộng nền đường 17m.
Toàn đoạn tuyến sẽ được xây dựng hơn 80km đường gom trên cơ sở phù hợp theo thỏa thuận với địa phương. Trên tuyến sẽ có 2 hầm, trong đó có 1 hầm qua núi Dốc Sạn (Cam Ranh), gồm 2 ống hầm hoàn chỉnh quy mô 6 làn xe và tổng cộng 60 cầu.
Về hướng tuyến, đối với đoạn Nha Trang - Cam Lâm, điểm đầu tại xã Diên Thọ (Diên Khánh) đi về phía tây Quốc lộ 1 qua các xã: Diên Lộc, Suối Tiên, Suối Cát, hướng tuyến đi về phía tây Khu công nghiệp Suối Dầu, hạ lưu hồ Cam Ranh Thượng đến xã Cam Hiệp Bắc, vòng qua mỏm núi Đa Ma sang Cam An Bắc, Cam Phước Tây rồi men theo sườn núi Hòn Ông, vượt eo núi Dốc Sạn về Cam Thịnh Tây.
Hướng tuyến qua Khánh Hòa đoạn Cam Lâm - Vĩnh Hảo, điểm đầu thuộc xã Cam Thịnh Tây, đi sát chân núi Hòn Dung, vượt đường Xóm Mới - Cam Thịnh Tây, đi về phía hạ lưu hồ Mai Trai, đến khoảng Km59 hết địa phận TP. Cam Ranh.
